Кавітаційне зношування сталі T91 — процес руйнування поверхні феритно-мартенситної жароміцної сталі T91 під дією імплозії кавітаційних бульбашок у рідкому середовищі. Це явище є характерним для елементів обладнання, що працюють у потоках рідин, зокрема у гідротурбінах, насосах, теплообмінниках та енергетичних установках.

Загальна характеристика сталі T91

Сталь T91 належить до групи 9–12 % Cr феритно-мартенситних сталей, які широко застосовуються у тепловій та ядерній енергетиці. Вони характеризуються високою жароміцністю, корозійною стійкістю та стабільністю мікроструктури при підвищених температурах.

Мікроструктура сталі формується після термічної обробки і складається з пакетів відпущеного мартенситу в межах попередніх аустенітних зерен. Наявність карбідів типу M23C6 і MX забезпечує високу міцність і стабільність властивостей матеріалу при тривалій експлуатації.

Механізм кавітаційного зношування

Кавітація виникає у рідинах при зниженні локального тиску, що призводить до утворення і подальшого схлопування парогазових бульбашок. Під час імплозії бульбашок утворюються локальні ударні хвилі та мікрострумені рідини, які викликають пластичну деформацію поверхні металу, утворення мікротріщин і поступове відокремлення частинок матеріалу.

Кавітаційне руйнування металів зазвичай проходить кілька стадій:

інкубаційний період; зародження мікротріщин; інтенсивне руйнування поверхні; стабілізація швидкості зношування.

Дослідження кавітаційної стійкості сталі T91

Дослідження кавітаційної стійкості феритно-мартенситної сталі T91 було проведено Ростовою, Толстолуцькою, Василенком та співавторами.

Випробування проводилися відповідно до стандарту ASTM G32 з використанням ультразвукових вібраційних установок. Було встановлено, що сталь T91 демонструє високу стійкість до кавітаційної ерозії завдяки особливостям мартенситної мікроструктури та високій мікротвердості.

Порівняльний аналіз показав, що кавітаційна стійкість цієї сталі значно перевищує показники деяких інших реакторних сталей, зокрема сталі Eurofer 97 та аустенітної сталі Cr18Ni10Ti.

Практичне значення

Висока кавітаційна стійкість сталі T91 робить її перспективним матеріалом для використання у:

гідротурбінах; насосному обладнанні; теплообмінниках; енергетичних установках; елементах ядерних реакторів.

Застосування матеріалів з підвищеною кавітаційною стійкістю дозволяє збільшити ресурс роботи обладнання та зменшити витрати на технічне обслуговування.

Див. також

Кавітація Кавітаційна ерозія Зношування матеріалів Феритно-мартенситні сталі

Примітки

Література